Конструирование и расчет базы колонны

 

Базу колонны принимаем в соответствии с рис. 5.2. Торцы стержней колонн после приварки траверс фрезеруются и опираются на заранее поставленные и выверенные опорные плиты со строганной верхней плоскостью.

 

 

Рис. 5.2. База колонны.

 

Рабочая площадь опорной плиты определяется из условия, что наибольшее суммарное напряжение в бетоне фундамента ( ) по краю плиты не должно превышать расчетного сопротивления бетона (рис. 5.3):

;

,

Рис. 5.3. Эпюра давлений в бетоне под опорной плитой.

 

где M – расчетное значение момента; M = 19,0кН∙м = 1900кН∙см;

N – расчетное значение продольной силы; N = 228,8кН;

A _пл – площадь плиты, определяемая по формуле:

,

где B _пл – ширина опорной плиты, назначаемая по конструктивным соображениям по формуле:

,

где b_f  – ширина полки колонны; b_f = 200мм;

t _тр – толщина траверсы, принимаемая равной 10…14мм; примем t _тр = 10мм;

мм = 28см;

L _пл – длина опорной плиты, определяемая из условий прочности бетона по формуле:

,

R_{b loc} –  расчетное сопротивление бетона при местном сжатии, определяемое по формуле:

,

где R_b – расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии; для бетона класса В15                  R_b = 0,85кН/см²;

φ_b – коэффициент увеличения расчетного сопротивления бетона, принимаемый в зависимости от соотношения рабочей площади опорной плиты и площади верхнего обреза фундамента; φ_b = 1,2;

кН/см²;

см;

Принимаем длину плиты L _пл = 26,0см.

см²;

W _пл – момент сопротивления опорной плиты, определяемый по формуле:

см³;

кН/см² кН/см²;

кН/см².

Толщина опорной плиты определяется ее работой на изгиб под действием реактивного давления фундамента (рис. 5.3). В принятой конструктивной схеме имеются три участка плиты с различными условиями опирания. Необходимо определить изгибающие моменты на каждом участке и по наибольшему из них назначить толщину плиты. Моменты определяются от действия максимального давления на каждом участке плиты.

Участок 1 – консольный свес:

Расчетный момент на участке 1 определяется по формуле:

,

где σ ₁ – максимальное давление реактивного опора фундамента на полосу участка 1 шириной 1см; σ ₁ = = 1,02кН/см²;

a ₁ – величина консоли участка 1, определяемая по формуле:

см;

кН∙см.

Участок 2 – опирание по трем сторонам:

Расчетный момент на участке 2 определяется в зависимости от отношения длины                 (a ₂ = b_f = 20см) участка 2 к его ширине (b ₂). Ширина участка 2, определяется по формуле:

,

где h – высота сечения колонны; h = 40см;

см;

При b ₂/a ₂ < 0,5 (b ₂/a ₂ = 0,35) расчетный момент определяется как для консольного свеса по формуле:

,

где σ ₂ – максимальное давление реактивного опора фундамента на полосу участка 2 шириной 1см; σ ₂= =1,02кН/см²;

кН∙см.

Участок 3 – опирание по четырем сторонам:

Расчетный момент на участке 3 определяется по формуле:

,

где σ ₃ – максимальное давление реактивного опора фундамента на полосу участка 3 шириной 1см; определяется геометрически по формуле:

,

где t_f – толщина полки колонны; t_f =1,0см;

кН/см²;

b ₃ – длина участка 1, определяемая по формуле:

см;

α – коэффициент, определяемый по табл.4.4 «Методических указаний» в зависимости от отношения длины (b ₃ = 38,0см) участка 3 к его ширине (a ₃). Ширина участка 3, определяется по формуле:

,

где t_w – толщина стенки колонны; t_w = 0,8см;

см;

При b ₃/a ₃ > 2  (b ₃/a ₃ = 38,0 / 9,6 = 3,96) коэффициент α = 0,125;

кН∙см.

Выберем из расчетных моментов на участках 1, 2, 3 максимальный M_max = M₃ = 25 кН∙см. Определим требуемую толщину опорной плиты по формуле:

,

где R_y – расчетное сопротивление стали; R _у = 23кН/см²;

см.

С учетом будущей фрезеровки опорной плиты, принимаем толщину плиты больше требуемой на 2мм, причем принятая толщина плиты должна соответствовать толщине прокатных листов. Принимаем толщину плиты t _пл = 30мм = 3,0см.

 

Расчет траверсы

Если торец не фрезерован, высота траверсы определяется из условий работы на срез сварных швов крепления траверсы к стенкам колонны. Усилие, приходящееся на один шов, определяется по формуле:

,

где Aтр – площадь, с которой собирается реактивное давление фундамента на один шов траверсы (заштрихованная область на рис. 5.3);

см²,

– максимальное напряжение в бетоне фундамента; =1,02кН/см²;

кН,

Высота траверсы принимается по требуемой длине шва l_w, которую можно определить по формуле:

,

где N_тр – расчетное усилие, приходящееся на шов; N_тр =185,6кН;

β _f – коэффициент глубины проплавления шва, определяемый по табл.20 «Нормативных и справочных материалов». Для полуавтоматической сварки при катете шва до 8мм β _f = 0,9;

K_f – катет углового шва; K_f = 0,8см;

R_wf  – расчетное сопротивление углового шва, определяемое по табл.19 «Нормативных и справочных материалов». Для сварки электродами Э-42 R_wf = 18кН/см²;

см.

При этом требуемая длина шва должна удовлетворять условию l_w ≤ 85∙β _f ∙K_f . Данное условие соблюдается. Требуемая высота траверсы принимается на 1,0см больше, чем требуемая длина шва, но при этом окончательная высота траверсы должна быть не менее 40,0см.

Т.к. l_w +1,0см = 14,3 + 1,0 = 15,3см < 40см, то принимаем высоту траверсы h _тр = 40см.

Расчет анкерных болтов

Расчет анкерных болтов ведется на наиболее выгодную для них комбинацию усилий (N _min и M _соот принимаются по табл.3.2).

При расчете анкерных болтов принимаем, что сила Z, стремящаяся оторвать базу колонны от фундамента, полностью воспринимается анкерными болтами. Величина этой силы определяется растянутой зоной эпюры напряжений (рис.5.4) и вычисляется по формуле:

,

где M_a – расчетный момент для анкерных болтов; M_a = 77,1кН∙м = 7710кН∙см;

N_a – расчетное усилие для анкерных болтов; N_a = 147,6кН;

 

Рис. 5.4. Схема для определения усилий в анкерных болтах.

 

a – расстояние от центра тяжести сжатой зоны эпюры напряжений до оси колонны; расстояние a определяется геометрически по формуле:

,

где L _пл – длина плиты базы колонны; L _пл = 26,0см;

с – расстояние от края опорной плиты до нулевого значения эпюра давлений, определяемое геометрически по формуле:

,

где  и  – соответственно максимальные и минимальные значения напряжений в бетоне фундамента при действии расчетных усилий для анкерных болтов, определяемые по формулам:

;

,

где A _пл – площадь плиты, A _пл = 728см²;

W _пл – момент сопротивления опорной плиты, W _пл = 3154см³;

кН/см²;

кН/см²;

см;

см;

y – расстояние от центра тяжести сжатой зоны эпюры напряжений до оси анкерных болтов, расположенных со стороны растянутой зоны; расстояние y определяется по формуле:

см;

кН.

Требуемая площадь анкерных болтов с одной стороны плиты определяется по формуле:

,

где R_bt – расчетное сопротивление анкерных болтов, принимаемое равным R_bt = 18,5кН/см²;

см².

Определив требуемую площадь анкерных болтов, по табл.4.5 «Методических указаний» подбираем анкерный болт необходимого диаметра. Для см² принимаем один анкерный болт М42 с площадью A_bn = 11,20см². С противоположной стороны плиты также принимаем один анкерный болт М42

Расчет анкерной плитки

Изгибающий момент в плитке при размещении болтов в середине пролета (рис.5.5) определяется по формуле:

,

где b_f – расстояние между траверсами (ширина полки колонны); b_f = 20,0см;

кН∙см.

Требуемый момент сопротивления плитки определяется по формуле:

см³.

По сортаменту определяем требуемый номер швеллера, у которого W_xo ≥ W _тр. В качестве анкерной планки принимаем два швеллера 12

 

 

 

Рис. 5.5. Расчетная схема анкерной плитки.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: